CN111545260A - 处理微通道内表面的方法 - Google Patents
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Abstract
本文提供了一种处理微通道内表面的方法，包括1)将石蜡油经与所述微通道相通的进样口输送至所述微通道内，以使所述石蜡油与所述微通道内表面接触，以及2)通过反向离心将所述石蜡油从所述进样口取出。经所述方法处理的微流控芯片，可大大减少样品在芯片中的残留，以提高实验结果的准确度。
Description
技术领域
本文涉及处理微通道内表面的方法，尤其是利用石蜡油对微流控芯片内表面进行处理的方法。
背景技术
近年来，微流控芯片技术发展迅速，在医学、生命科学、环境监测等领域的应用得到逐步扩展。可在一个数平方厘米的微流控芯片上集成众多腔室和微通道，以实现进样、稀释、混合、分离、反应、检测等多种功能。微流控芯片具有微型化、集成化、检测速度快、样品和试剂消耗少等显著优点。
血液分析作为作为最常规的临床分析手段之一，在疾病诊断和治疗方面发挥着十分重要的作用。血液分析的一个重要方面为输血相容性测定，包括红细胞和血小板相关检测。常规的测定方法包括凝集试验，采用的测定工具为微孔板或凝胶微柱。微流控芯片技术目前也已应用到血液分析领域，例如可通过在微通道内观察凝集反应结果对血型进行判定。
将微流控芯片内用红细胞血型检定时，通常在微流控芯片内设置填充有分离介质(例如凝胶微球)的微通道。在凝集反应发生时，凝集的红细胞在离心时不能穿过分离介质而留在分离介质上层或分散在分离介质中，呈现为阳性反应；反之，未凝集的细胞在离心力作用下能穿过分离介质之间的间隙留在分离介质下方，呈现为阴性反应。然而，我们发现，在通过离心将血液样品输送至分离介质后，仍会有少量血液样品残留在分离介质之前的通道内表面上，无论这些通道是否经亲水或疏水处理。残留的血液样品可凝固并随后脱落而留在分离介质上层，导致难以判定凝集反应结果。
在将微流控芯片用于其他免疫学检测时，由于类似的样品残留，也存在难以保证将所有待检样品输送到特定反应通道或反应腔的问题。对于微量反应而言，细微的样品量差异可能就导致对检测结果的判定出错。因此，也需要使待检样品能尽量完全地进入反应通道或反应腔。
发明内容
在一方面，本文提供了一种处理微通道内表面的方法，其包括：
1)将石蜡油经与所述微通道相通的进样口输送至所述微通道内，以使所述石蜡油与所述微通道内表面接触，以及
2)通过反向离心将所述石蜡油从所述进样口取出。
在一些实施方案中，步骤2)包括在所述进样口放置吸水纸后再进行所述反向离心。
在一些实施方案中，步骤2)重复进行3次，每次都更换所述吸水纸。
在一些实施方案中，让所述接触维持4-6小时，例如5小时。
在一些实施方案中，所述接触在不低于30℃的温度下进行。
在一些实施方案中，所述接触在不低于35℃的温度下进行。
在一些实施方案中，所述接触在不低于40℃的温度下进行。
在一些实施方案中，所述微通道由PC材料制成。
在一些实施方案中，所述微通道为离心式微流控芯片通道。
另一方面，本文提供了经上述方法处理的微流控芯片。
在一些实施方案中，所述离心式微流控芯片为离心式微流控芯片。
另一方面，本文提供了上述微流控芯片在血液样品检测中的应用。
在一些实施方案中，所述血液样品为全血样品。
本文提供的微通道处理方法和经该方法处理的微流控芯片，可大大减少样品在芯片中的残留，以提高实验结果的准确度。
附图说明
图1为一个具体微流控芯片的示意图。
具体实施方式
除非另有说明，本文使用的所有技术和科学术语具有本领域普通技术人员所通常理解的含义。
“石蜡油(paraffin oil)”，也可称为矿物油或液体石蜡，为从原油分馏得到的有机混合物，主要成分为直链烷烃(约80-95％)，还有少量的直链烷烃或芳烃。石蜡油可用于食品、药品、化妆品和工业。例如，由于石蜡油具有低致敏性和阻隔皮肤的水分蒸发的作用，所以常在乳液或乳霜中等护肤品当作顺滑保湿剂。
“微通道”指各种检测卡中内径从数毫米到数微米的微细通道。微通道可常见于微流控芯片(也可称为“微流控检测卡”、“微型卡”等)。出于本发明的目的，微通道也包括微流控芯片中的各种腔室，因为这些腔室同样会残留样品，甚至是残留样品的主要区域。
“离心式微流控芯片”指该微流控芯片可利用离心力来驱动其内部各通道或腔室内的液体流动。
“反向离心”，是相对于正向离心而言，指离心时微流控芯片内部的液体承受与正向离心相反方向的离心力。通常可将微流控芯片在离心转盘上水平旋转180度后离心来实现。
如前文所述，现有的微流控芯片在使用过程中会有样品残留，不能完全进入反应区，影响实际加样量；反应结束后残留样品进入反应区后又可能会影响实验结果。本发明人意外地发现用石蜡油处理后可显著改善样品残留，尤其对于血液类样品。
以下通过具体实施例来进一步说明本发明。
实施例1
本实施例所使用的微流控芯片如图1所示。其包括一个进样口1、以及多个分液通道2、定量区3、止流阀4、反应区5、检测区6和气孔7。其中进样口1用于样品上样，直径为3mm。分液通道2用于将样品输送到其各个下游腔室，内径为0.1mm。定量区3用于控制进入各反应区5的样品量，总体积为3μL。止流阀4用于防止样品在离心之前或达到特定离心转速之前进入反应区5。反应区5为样品与检测试剂进行反应的区域，分离区6可用于观察反应结果。气孔7用于消除液体进入定量区3所产生的气体压力。该微流控芯片的材质为聚碳酸酯(PC)，通过注塑成型。当将该微流控芯片用于血型检测时，将血液从进样口1加入，样品会充满定量区3和分液通道2，在止流阀4处停止。在离心力驱动下(例如以200g离心3min)，血液可通过止流阀4进入反应区5，与反应区5内的含抗体的溶液接触，如果红细胞与该抗体发生免疫反应，会发生红细胞凝集，不能穿过填充有凝胶颗粒的分离区6，留在分离区6上端或上部，此为阳性反应；如果红细胞能穿过分离区6，则为阴性反应。
为了减少血液样品在该微流控芯片的分液通道和定量区的内表面残留，我们以石蜡油对分液通道和定量区进行处理。处理过程如下：将5μL石蜡油从进样口加入，让其充满节流阀之前的各分液通道和定量区。保持一段时间后将直径3mm吸水纸放置于进样口，通过200g反向离心3min，吸出石蜡油，重复三次。
我们首先对合适的石蜡油处理时间进行了研究。试验过程如下：
1)取25张上述微流控芯片，每组5张，将5μL石蜡油(Sigma，型号18512)分别加入进样口中，充满定量区和分液通道，在室温环境(24℃)分别放置1小时、2小时、4小时、6小时、8小时；
2)将直径3mm吸水纸放置于进样口，以200g反向离心3min吸出石蜡油，重复三次，每次都更换吸水纸；
3)称量处理好的各微流控芯片，记录重量，从进样口加入3mg全血样品，待充满定量区和分液通道后将直径3mm吸水纸放置于进样口，以200g反向离心3min，使样品充分吸出，再称重芯片重量，通过前后重量差计算分液通道和定量区内每组样品的平均残留量，并与未经处理的微流控芯片比较。结果如表1所示。
表1经石蜡油处理不同时间后的微流控芯片的样品残留
| 处理时间(h) | 未处理 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 |
| 样品残留量(mg) | 0.800 | 0.224 | 0.122 | 0.076 | 0.062 | 0.061 |
实验结果表明，在石蜡油处理2小时后，就实现了样品残留就大大减少。如果希望残留更少，可以选择将处理时间延长到4小时以上。通常可将处理时间控制在4-6小时。
实施例2
采用与实施例1相同的微流控芯片和类似的石蜡油处理方式，研究温度对样品残留的影响。试验过程如下：
1)取30张芯片，每组3张，将5μL石蜡油分别加入进样口中，充满分液通道和定量区，分别在10个不同温度条件下放置5小时；
2)将直径3mm吸水纸放置于进样口，以200g反向离心3min吸出多余石蜡油，重复三次，每次都更换吸水纸；
3)称量处理好的微流控芯片，记录重量，从进样口加入3mg全血样品，待充满定量区和分液通道后将直径3mm吸水纸放置于进样口，以200g反向离心3min，使样品充分吸出，再称重微流控芯片重量，通过前后重量差计算定量区内每组样品的平均残留量。结果显示在表2中。
表2经不同温度下石蜡油处理的微流控芯片的样品残留
实验结果表明，通过升温处理，可进一步减少样品残留，处理温度在40℃以上时效果最好，考虑操作安全性以及高温对微流控芯片本身材质的影响，我们通常将处理温度设在40-45℃左右。
以上实施例1和2的样品残留检测中，我们尽可能地模仿微流控芯片的实际检测过程。由于采用正向离心让样品进入反应区之后，难以与反应区本身的溶液分开，不易对残留样品进行定量。因此，我们采用了反向离心的方法来检测样品残留，理论上其应与正向离心的残留量相仿。
实施例1和2描述了对PC材质微流控芯片进行处理的结果，我们还研究了石蜡油对其他材质微流控芯片处理的结果，效果与此类似。
本发明微通道处理方法的优点包括但不限于：
1.大大减少样品在微流控芯片反应区之前的通道或腔室内的残留，可明显提高检测精度。
2.经本发明方法处理的微流控芯片在保存期(例如9-12个月)内一直具有降低样品残留的效果。
3.石蜡油性质稳定，不与样品和检测试剂发生反应，不会影响检测结果。
4.处理方式简单，成本低。
Claims (10)
1.处理微通道内表面的方法，包括：
1)将石蜡油经与所述微通道相通的进样口输送至所述微通道内，以使所述石蜡油与所述微通道内表面接触，以及
2)通过反向离心将所述石蜡油从所述进样口取出。
2.如权利要求1所述的方法，其中步骤2)包括在所述进样口放置吸水纸后再进行所述反向离心。
3.如权利要求2所述的方法，其中步骤2)重复进行3次，每次都更换所述吸水纸。
4.如权利要求1-3任一项所述方法，其中让所述接触维持4-6小时。
5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述接触在不低于40℃的温度下进行。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述微通道由PC材料制成。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述微通道包括离心式微流控芯片的内部通道和/或腔室。
8.经权利要求1-7任一项所述的方法处理的微流控芯片。
9.权利要求8所述的微流控芯片在血液样品检测中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其中所述血液样品为全血样品。
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Address after: No. 29, Xinye 7th Street, West District, Binhai New Area Economic and Technological Development Zone, Tianjin 300462 Patentee after: Tianjin Texiang Biotechnology Co.,Ltd. Address before: No. 29, Xinye 7th Street, West District, Binhai New Area Economic and Technological Development Zone, Tianjin 300462 Patentee before: TIANJIN DEXIANG BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. |